CN114825878A - 电压比较器及其电流极限控制电路 - Google Patents

Abstract

本申请提供电压比较器以及电流极限控制电路，其中，电压比较器的同相输入端和反相输入端分别与第一三极管和第二三极管连接，第一电流镜提供恒流电源、并且与第一三极管和第二三极管的基极连接，第一三极管的集电极与第二电流镜连接，第三电流镜为恒流电源、并且分别与第一三极管和第二三极管的发射极连接，第二电流镜的输出端与第三电流镜的输出端与反相器连接，反相器的输出端为电压比较器的输出端，当同相输入端的电压大于反相输入端的电压时，流过第一二极管的电流及第二电流镜输出端的电流大于第三电流镜输出端的电流，使得第二电流镜输出端输出高电平到反相器，经过反相器的反相作用，电压比较器的输出端输出低电平。

Description

电压比较器及其电流极限控制电路

技术领域

本发明涉及电学领域，更具体地，涉及电压比较器及其电流极限控制电路。

背景技术

比较器，又称为电压比较器，具有两个输入端和一个输出端，输入端分别为同相输入端(+)和反相输入端(-)，通常电压比较器的同相输入端连接采样电压(Vcs)，反相输入端连接参考电压(Vref)，当同相端电压小于等于反相端电压时，输出端输出高电平，与电压比较器的输出端连接的功率管仍然处于导通状态；当同相端电压大于反相端电压时，电压比较器发生跳变，输出端输出低电平，与电压比较器的输出端连接的功率管被控制为关断。

电压比较器应用场景广泛，例如在开关电源系统的电流极限控制电路中，为了保证输出电压稳定，通常会用电压比较器与功率管连接，随着功率管的电流上升，采样电压随之上升到参考电压时，电压比较器跳变输出低电平，使得功率管关断截止。在现有技术中，例如中国专利202120952652.0，在电压比较器的反相输入端，还设计了线电压补偿电路，用于保证峰值功率恒定，解决不同线电压下系统延迟对峰值电流产生影响的问题。

但是，现有技术的电压比较器，失调电压较大、功耗高，并且对输入电压要求较高。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种电压比较器以及电流极限控制电路，能够降低失调电压，功耗低，并且降低电压比较器的输入电压；并且该电压比较器应用于电流极限控制电路时，能够调节偏置电压。

本申请的第一方面，提供一种电压比较器，包括第一电流镜、第二电流镜、第一三极管、第二三极管和第三电流镜，电压比较器的同相输入端与第一三极管的基极连接，电压比较器的反相输入端与第二三极管的基极连接，第一电流镜提供恒流电源、并且与第一三极管和第二三极管的基极连接，第一三极管的集电极与第二电流镜连接，第三电流镜为恒流电源、并且与第一三极管和第二三极管的发射极连接，第二电流镜的输出端与第三电流镜的输出端均与反相器连接，反相器的输出端为电压比较器的输出端(OCP_n)，当同相输入端的电压大于反相输入端的电压时，流过第一二极管的电流及第二电流镜输出端的电流大于第三电流镜输出端的电流，使得第二电流镜输出端输出高电平到反相器，经过反相器的反相作用，反相器和电压比较器的输出端输出低电平。

在一些实施方式中，电压比较器的同相输入端与一个MOS管连接，该MOS管再与第一三极管的基极连接，该MOS管为PMOS管；电压比较器的反相输入端与一个MOS连接，该MOS管再与第二三极管的基极连接，该MOS管为PMOS管；这两个MOS管能够降低电压比较器的输入电压。

进一步的，电压比较器的同相输入端与MOS管M1的栅极连接，MOS管M1的源极与第一电流镜和第一三极管的基极连接，MOS管M1的漏极与地线(GND)连接，电压比较器的反相输入端与MOS管M2的栅极连接，MOS管M2的源极与第一电流镜和第二三极管的基极连接，MOS管M2的漏极与地线(GND)连接。

在一些实施方式中，所述第二电流镜由两个MOS管组成，两个MOS管的宽长比为1:1，这两个MOS管均为PMOS管，其中一个MOS管与第一三极管连接、作为负载，两个MOS管的栅极相互连接，另一个MOS管的输出端与反相器连接。

进一步的，第一三极管的集电极与MOS管M8的漏极连接，MOS管M8的漏极与MOS管M8的栅极连接，MOS管M8的源极与电源(VCC)连接，MOS管M8的栅极与MOS管M13的栅极连接，MOS管M13的漏极与反相器连接，MOS管M13的源极与电源(VCC)连接。

在一些实施方式中，所述第三电流镜由MOS管M5、MOS管M6和MOS管M14组成，MOS管M14的输出端与反相器连接，开关管M7与MOS管M6连接、并与第一三极管的发射极连接，MOS管M5与第二三极管的发射极连接，MOS管M5、MOS管M6和开关管M7组成尾电流源，流过MOS管M14的电流是恒定的。

进一步的，MOS管M5、MOS管M6、开关管M7和MOS管M14均为NMOS管，MOS管M6、MOS管M5和MOS管M14的栅极依次连接，MOS管M6的宽长比大于MOS管M5的宽长比，MOS管M5提供小电流源，MOS管M6提供比MOS管M5较大的电流源，数字控制信号TON_p与开关管M7连接。

进一步的，所述MOS管M6的宽长比W/L为10/1，MOS管M5的宽长比W/L为1/1。

进一步的，数字控制信号TON_p为高电平时(功率管导通)，开关管M7导通，尾电流源为MOS管M5和MOS管M6电流之和，提高了尾电流源的电流；数字控制信号TON_p为低电平时(功率管截止)，开关管M7关断，尾电流源MOS管M5为电压比较器提供小电流，使得电压比较器工作在确定的直流工作点。

进一步的，所述开关管M7的漏极与第一三极管的发射极连接、栅极与数字控制信号TON_p连接、源极与MOS管M6的漏极连接，MOS管M6、MOS管M5和MOS管M14的栅极依次连接，MOS管M5的漏极与第二三极管的发射极连接，MOS管M14的漏极与MOS管M13的漏极及反相器连接，MOS管M6、MOS管M5和MOS管M14的源极均与地线(GND)连接。

在一些实施方式中，所述第一电流镜包括MOS管M9和MOS管M10，MOS管M9与MOS管M1和第一三极管连接，MOS管M10与MOS管M2和第二三极管连接，MOS管M9和MOS管M10均为PMOS管。

进一步的，所述MOS管M9与MOS管M10的栅极连接，MOS管M9的漏极与MOS管M1的源极连接，MOS管M10的漏极与MOS管M2的源极连接，MOS管M9与MOS管M10的源极均与电源(VCC)连接。

进一步的，所述第一电流镜还包括MOS管M11和MOS管M12，MOS管M11与开关管M3连接组成支路、并且与第一三极管的基极连接，MOS管M12与开关管M4连接组成支路、并且与第二三极管的基极连接，MOS管M11、MOS管M12、开关管M3和开关管M4均为PMOS管，数字控制信号TON_n与开关管M3和开关管M4连接。

进一步的，数字控制信号TON_p为低电平时(功率管导通)，开关管M3和开关管M4导通，MOS管M11的电流流过MOS管M1，确保第一三极管的直流工作点不变(即第一三极管的直流工作点不会因为功率管导通发生改变)；数字控制信号TON_p为高电平时，开关管M3和开关管M4关断。

进一步的，MOS管M9、MOS管M11、MOS管M12和MOS管M10的栅极依次连接，MOS管M11的漏极与开关管M3的源极连接，开关管M3和开关管M4的栅极均与数字控制信号TON_n连接，开关管M3的漏极与第一三极管的基极连接，MOS管M12的漏极与开关管M4的源极连接，开关管M4的漏极与第二三极管的基极连接，MOS管M11和MOS管M12的源极均与电源(VCC)连接；当比较器的尾电流源增大时，流过MOS管M1的电流和第一三极管Q1的基极的电压随之增大。

进一步的，在功率管截止时，TON_p＝0，开关管M7截止，TON_n＝1,开关管M3截止，尾电流源为MOS管M5，流过MOS管M1的电流为电流源MOS管M9；当功率管导通时，TON_p＝1，开关管M7导通，TON_n＝0,开关管M3导通，尾电流源为MOS管M5和MOS管M6,流过MOS管M1的电流为电流源MOS管M9和电流源MOS管M11，因此，当比较器的尾电流源增大时，流过第一三极管Q1的电流随之增大，第一三极管Q1基极电压随之增大，同时流过MOS管M1的电流也随之增大，因此MOS管M1的VSG随电流增大而增大，即第一三极管Q1的基极电压变大，匹配了功率管导通时比较器尾电流源增大时，第一三极管Q1基极电压增大。

本申请的第二方面，提供一种具有电压比较器的电流极限控制电路，包括上述电压比较器，所述电压比较器的同相端与采样电路连接，电压比较器的反相端与电流源、线电压补偿电路和电阻R连接，电流源、线电压补偿电路和电阻R形成参考电压，所述电流源能够通过外接电路调节输出的偏置电流I1，电压比较器的输出端与功率管的栅极连接，输出信号控制功率管的通断。

在一些实施方式中，通过旁路电容检测电路调节电流源输出的偏置电流I1，所述电流源包括：恒流源电流镜、第四电流镜和尾电源MOS管M20，恒流源电流镜与电压比较器的第一电流镜连接，MOS管M20与电压比较器的第三电流源连接，第四电流镜与恒流源电流镜连接，偏置电流I1为恒流源电流镜输出端与第四电流镜输出端电流之差；所述恒流源电流镜包括两个由开关管控制的支路，通过旁路电容检测电路输出的信号CAP_H和CAP_L分别控制所述两个开关管的通断，改变恒流源电流镜输出端的电流，从而调节输出的偏置电流I1，实现调节满载限流点的功能。

进一步的，所述恒流源电流镜的MOS管M17、MOS管M18、MOS管M19、MOS管M21和MOS管M24的栅极依次连接、并且均为PMOS管，MOS管M17的源极与开关管M15的漏极连接、漏极与栅极连接，开关管M15的栅极连接输入信号CAP_H，开关管M15的源极与电源(VCC)连接；MOS管M18的源极与开关管M16的漏极连接、漏极与栅极连接，开关管M16的栅极连接输入信号CAP_L，开关管M16的源极与电源VCC连接；MOS管M19的漏极与栅极和MOS管M20的漏极连接、源极与电源VCC连接，MOS管M20的源极接地；第四电流镜由MOS管M22和MOS管M23组成，MOS管M22的栅极与MOS管M23的栅极连接、漏极与栅极和MOS管M21的漏极连接，MOS管M23的漏极与MOS管M24的漏极连接，MOS管M21和MOS管M24的源极均与电源VCC连接，MOS管M22和MOS管M23的源极接地，MOS管M20、MOS管M22和MOS管M23均为NMOS管。

进一步的，信号CAP_H和CAP_L控制开关管M15和M16的通断，从而改变流过MOS管M19的工作电流，MOS管M19的电流为：I_M19＝I_M20-I_M17-I_M18，其中，I_M20、I_M17和I_M18分别为MOS管M20、MOS管M17和MOS管M18的电流，MOS管M17的宽长比大于MOS管M18的宽长比，偏置电流I1为：

其中，(W/L)₂₄、(W/L)₁₉、(W/L)₂₃、(W/L)₂₂和(W/L)₂₁分别表示MOS管M24、MOS管M19、MOS管M23、MOS管M22和MOS管M21的宽长比，偏置电压能够通过调节MOS管M19、MOS管M21、MOS管M22和MOS管M24宽长比，以及调节MOS管M19的电流I_M19的大小来改变。

在一些实施方式中，采样电路由采样管M31和采样电阻Rs组成，采样电阻Rs的一端与采样管M31的源极连接、另一端接地，采样管M31的源极与电压比较器的同相端连接。

在一些实施方式中，所述线电压补偿电路输出的补偿电流Icm，通过电阻R将补偿电流转换为补偿电压Vcm，Vcm＝Icm*R，电流源输出的偏置电流I1，通过电阻R将偏置电流I1转换为偏置电压V1，V1＝I1*R，参考电压VREF＝V1+Vcm；补偿电流Icm与功率管的导通时间成正比，线电压越小，功率管的导通时间越长，补偿电流Icm也越大，参考电压VREF越大，使得电压比较器发生翻转时的采样电压VCS变大，从而实现峰值功率恒定。

与现有技术相比，本申请具有以下优势：

1、本申请的电压比较器，采用两个三极管作为输入对管，而不是采用现有技术的MOS管，能够降低失调电压。原理在于，失调电压是由器件的失配导致的，有三个因数影响MOS管差分对的失调电压：负载电阻的失配、W/L的失配和VTH的失配。双极型晶体管不存在MOSFET对应的VTH失配，失调电压取决于负载电阻的失配，发射结面积的失配，由于双极型晶体管的跨导大于MOSFET的跨导，因此双极型晶体管负载电阻的失配引起的失调电压小于MOSFET负载电阻的失配引起的失调电压。

2、本申请的电压比较器，增设了MOS管M1和MOS管M2，能够降低电压比较器的输入电压。原理在于，在未增设时，输入电压为VIN，增设后，输入电压为VIN-VGS1，使得电压比较器的输入电压降低1个VGS，约为0.9V。

3、本申请的电压比较器，采用MOS管M8单管作为负载，而非现有技术的电流镜和电流源作为负载，能够进一步降低失调电压。原理在于，电流镜结构和电流源结构作为负载，都会因为W/L的失配和VTH的失配产生失调电压，但是采用单管MOS管M8，则不需要考虑失配产生失调电压的问题。

4、本申请的电压比较器，其尾电流源的设计能够降低电压比较器的功耗。原理在于，当功率管导通时，电压比较器工作，此时MOS管M5-M7导通，检测功率管电流上升到峰值时电压比较器发生翻转，从而关闭功率管。当功率管截止时，功率管上无电流，无需电压比较器工作，为了减小功耗，通过开关管M7截止使得电流源M6停止工作，仅采用小尺寸MOS管M5提供微小的电流维持电压比较器的直流工作点。

5、本申请的电压比较器，其恒流源设计了M11、M3支路和M12、M4支路两个控制支路，当比较器的尾电流源增大时，流过MOS管M1的电流和第一三极管Q1的基极的电压随之增大。

6、本申请的电压比较器应用于电流极限控制电路时，能够确保开关电源输出的电压稳定，并且，该电流极限控制电路的电流源能够通过旁路电容检测电路调节输出的偏置电流I1。

附图说明

结合以下附图一起阅读时，将会更加充分地描述本申请内容的上述和其他特征。可以理解，这些附图仅描绘了本申请内容的若干实施方式，因此不应认为是对本申请内容范围的限定。通过采用附图，本申请内容将会得到更加明确和详细地说明。

图1为本申请的电压比较器的电路图。

图2为本申请的电流极限控制电路的电路图。

具体实施方式

描述以下实施例以辅助对本申请的理解，实施例不是也不应当以任何方式解释为限制本申请的保护范围。

在以下描述中，本领域的技术人员将认识到，在本论述的全文中，组件可描述为单独的功能单元(可包括子单元)，但是本领域的技术人员将认识到，各种组件或其部分可划分成单独组件，或者可整合在一起(包括整合在单个的系统或组件内)。

同时，组件或系统之间的连接并不旨在限于直接连接，相反，在这些组件之间的数据可由中间组件修改、重格式化、或以其它方式改变。另外，可使用另外或更少的连接。还应注意，术语“联接”、“连接”、或“输入”应理解为包括直接连接、通过一个或多个中间设备来进行的间接连接、和无线连接。

实施例1：

一种电压比较器，如图1所示，包括第一电流镜、第二电流镜、第一三极管Q1、第二三极管Q2和第三电流镜，电压比较器的同相输入端与第一三极管Q1的基极连接，电压比较器的反相输入端与第二三极管Q2的基极连接，第一电流镜提供恒流电源、并且与第一三极管Q1和第二三极管Q2的基极连接，第一三极管Q1的集电极与第二电流镜连接，第三电流镜为恒流电源、并且与第一三极管Q1和第二三极管Q2的发射极连接，第二电流镜的输出端与第三电流镜的输出端均与反相器连接，反相器的输出端为电压比较器的输出端(OCP_n)，当同相输入端的电压大于反相输入端的电压时，流过第一二极管的电流及第二电流镜输出端的电流大于第三电流镜输出端的电流，使得第二电流镜输出端输出高电平到反相器，经过反相器的反相作用，反相器和电压比较器的输出端输出低电平。采用两个三极管作为输入对管，而不是采用现有技术的MOS管，能够降低失调电压。原理在于，失调电压是由器件的失配导致的，有三个因数影响MOS管差分对的失调电压：负载电阻的失配、W/L的失配和VTH的失配。双极型晶体管不存在MOSFET对应的VTH失配，失调电压取决于负载电阻的失配，发射结面积的失配，由于双极型晶体管的跨导大于MOSFET的跨导，因此双极型晶体管负载电阻的失配引起的失调电压小于MOSFET负载电阻的失配引起的失调电压。

电压比较器的同相输入端与MOS管M1连接，MOS管M1再与第一三极管Q1的基极连接，电压比较器的反相输入端与MOS管M2连接，MOS管M2再与第二三极管Q2的基极连接，MOS管M1和MOS管M2能够降低电压比较器的输入电压，MOS管M1和MOS管M2均为PMOS管。电压比较器的同相输入端与MOS管M1的栅极连接，MOS管M1的源极与第一电流镜和第一三极管Q1的基极连接，MOS管M1的漏极与地线(GND)连接，电压比较器的反相输入端与MOS管M2的栅极连接，MOS管M2的源极与第一电流镜和第二三极管Q2的基极连接，MOS管M2的漏极与地线(GND)连接。增设了MOS管M1和MOS管M2，能够降低电压比较器的输入电压。原理在于，在未增设时，输入电压为VIN，增设后，输入电压为VIN-VGS1，使得电压比较器的输入电压降低1个VGS，约为0.9V。

所述第二电流镜由MOS管M8和MOS管M13组成，MOS管M8和MOS管M13均为PMOS管，MOS管M8与MOS管M13的宽长比为1:1，MOS管M8与第一三极管Q1连接、作为负载，MOS管M13的输出端与反相器连接。第一三极管Q1的集电极与MOS管M8的漏极连接，MOS管M8的漏极与MOS管M8的栅极连接，MOS管M8的源极与电源(VCC)连接，MOS管M8的栅极与MOS管M13的栅极连接，MOS管M13的漏极与反相器连接，MOS管M13的源极与电源(VCC)连接。采用MOS管M8单管作为负载，而非现有技术的电流镜和电流源作为负载，能够进一步降低失调电压。原理在于，电流镜结构和电流源结构作为负载，都会因为W/L的失配和VTH的失配产生失调电压，但是采用单管MOS管M8，则不需要考虑失配产生失调电压的问题。

所述第三电流镜由MOS管M5、MOS管M6和MOS管M14组成，MOS管M14的输出端与反相器连接，开关管M7与MOS管M6连接、并与第一三极管Q1的发射极连接，MOS管M5与第二三极管Q2的发射极连接，MOS管M5、MOS管M6和开关管M7组成尾电流源，流过MOS管M14的电流是恒定的。MOS管M5、MOS管M6、开关管M7和MOS管M14均为NMOS管，MOS管M6、MOS管M5和MOS管M14的栅极依次连接，MOS管M6的宽长比大于MOS管M5的宽长比，MOS管M5提供小电流源，MOS管M6提供比MOS管M5较大的电流源，数字控制信号TON_p与开关管M7连接。所述MOS管M6的宽长比W/L为10/1，MOS管M5的宽长比W/L为1/1。数字控制信号TON_p为高电平时(功率管导通)，开关管M7导通，尾电流源为MOS管M5和MOS管M6电流之和，提高了尾电流源的电流；数字控制信号TON_p为低电平时(功率管截止)，开关管M7关断，尾电流源MOS管M5为电压比较器提供小电流，使得电压比较器工作在确定的直流工作点。所述开关管M7的漏极与第一三极管Q1的发射极连接、栅极与数字控制信号TON_p连接、源极与MOS管M6的漏极连接，MOS管M6、MOS管M5和MOS管M14的栅极依次连接，MOS管M5的漏极与第二三极管Q2的发射极连接，MOS管M14的漏极与MOS管M13的漏极及反相器连接，MOS管M6、MOS管M5和MOS管M14的源极均与地线(GND)连接。尾电流源的设计能够降低电压比较器的功耗。原理在于，当功率管导通时，电压比较器工作，此时MOS管M5-M7导通，检测功率管电流上升到峰值时电压比较器发生翻转，从而关闭功率管。当功率管截止时，功率管上无电流，无需电压比较器工作，为了减小功耗，通过开关管M7截止使得电流源M6停止工作，仅采用小尺寸MOS管M5提供微小的电流维持电压比较器的直流工作点。

所述第一电流镜包括MOS管M9和MOS管M10，MOS管M9与MOS管M1和第一三极管Q1连接，MOS管M10与MOS管M2和第二三极管Q2连接，MOS管M9和MOS管M10均为PMOS管。所述MOS管M9与MOS管M10的栅极连接，MOS管M9的漏极与MOS管M1的源极连接，MOS管M10的漏极与MOS管M2的源极连接，MOS管M9与MOS管M10的源极均与电源(VCC)连接。所述第一电流镜还包括MOS管M11和MOS管M12，MOS管M11与开关管M3连接组成支路、并且与第一三极管Q1的基极连接，MOS管M12与开关管M4连接组成支路、并且与第二三极管Q2的基极连接，MOS管M11、MOS管M12、开关管M3和开关管M4均为PMOS管，数字控制信号TON_n与开关管M3和开关管M4连接。数字控制信号TON_p为低电平时(功率管导通)，开关管M3和开关管M4导通，MOS管M11的电流流过MOS管M1，确保第一三极管Q1的直流工作点不变(即第一三极管Q1的直流工作点不会因为功率管导通发生改变)；数字控制信号TON_p为高电平时，开关管M3和开关管M4关断。MOS管M9、MOS管M11、MOS管M12和MOS管M10的栅极依次连接，MOS管M11的漏极与开关管M3的源极连接，开关管M3和开关管M4的栅极均与数字控制信号TON_n连接，开关管M3的漏极与第一三极管Q1的基极连接，MOS管M12的漏极与开关管M4的源极连接，开关管M4的漏极与第二三极管Q2的基极连接，MOS管M11和MOS管M12的源极均与电源(VCC)连接。恒流源设计了M11、M3支路和M12、M4支路两个控制支路，当比较器的尾电流源增大时，流过MOS管M1的电流和第一三极管Q1Q1的基极的电压随之增大。在功率管截止时，TON_p＝0，开关管M7截止，TON_n＝1,开关管M3截止，尾电流源为MOS管M5，流过MOS管M1的电流为电流源MOS管M9；当功率管导通时，TON_p＝1，开关管M7导通，TON_n＝0,开关管M3导通，尾电流源为MOS管M5和MOS管M6,流过MOS管M1的电流为电流源MOS管M9和电流源MOS管M11，因此，当比较器的尾电流源增大时，流过第一三极管Q1的电流随之增大，第一三极管Q1基极电压随之增大，同时流过MOS管M1的电流也随之增大，因此MOS管M1的VSG随电流增大而增大，即第一三极管Q1的基极电压变大，匹配了功率管导通时比较器尾电流源增大时，第一三极管Q1基极电压增大。

实施例2：

一种具有电压比较器的电流极限控制电路，如图2所述，图1的电压比较器应用于电流极限控制电路，电压比较器的同相端与采样电路连接，电压比较器的反相端与电流源、线电压补偿电路和电阻R连接，电流源、线电压补偿电路和电阻R形成参考电压，所述电流源能够通过外接电路调节输出的偏置电流I1，电压比较器的输出端与功率管的栅极连接，输出信号控制功率管的通断。通过旁路电容检测电路调节电流源输出的偏置电流I1，所述电流源包括：恒流源电流镜、第四电流镜和尾电源MOS管M20，恒流源电流镜与电压比较器的第一电流镜连接，MOS管M20与电压比较器的第三电流源连接，第四电流镜与恒流源电流镜连接，偏置电流I1为恒流源电流镜输出端与第四电流镜输出端电流之差；所述恒流源电流镜包括两个由开关管控制的支路，通过旁路电容检测电路输出的信号CAP_H和CAP_L分别控制所述两个开关管的通断，改变恒流源电流镜输出端的电流，从而调节输出的偏置电流I1，实现调节满载限流点的功能。

所述恒流源电流镜的MOS管M17、MOS管M18、MOS管M19、MOS管M21和MOS管M24的栅极依次连接、并且均为PMOS管，MOS管M17的源极与开关管M15的漏极连接、漏极与栅极连接，开关管M15的栅极连接输入信号CAP_H，开关管M15的源极与电源(VCC)连接；MOS管M18的源极与开关管M16的漏极连接、漏极与栅极连接，开关管M16的栅极连接输入信号CAP_L，开关管M16的源极与电源VCC连接；MOS管M19的漏极与栅极和MOS管M20的漏极连接、源极与电源VCC连接，MOS管M20的源极接地；第四电流镜由MOS管M22和MOS管M23组成，MOS管M22的栅极与MOS管M23的栅极连接、漏极与栅极和MOS管M21的漏极连接，MOS管M23的漏极与MOS管M24的漏极连接，MOS管M21和MOS管M24的源极均与电源VCC连接，MOS管M22和MOS管M23的源极接地，MOS管M20、MOS管M22和MOS管M23均为NMOS管。信号CAP_H和CAP_L控制开关管M15和M16的通断，从而改变流过MOS管M19的工作电流，MOS管M19的电流为：I_M19＝I_M20-I_M17-I_M18，其中，I_M20、I_M17和I_M18分别为MOS管M20、MOS管M17和MOS管M18的电流，MOS管M17的宽长比大于MOS管M18的宽长比，偏置电流I1为：

其中，(W/L)₂₄、(W/L)₁₉、(W/L)₂₃、(W/L)₂₂和(W/L)₂₁分别表示MOS管M24、MOS管M19、MOS管M23、MOS管M22和MOS管M21的宽长比，偏置电压能够通过调节MOS管M19、MOS管M21、MOS管M22和MOS管M24宽长比，以及调节MOS管M19的电流I_M19的大小来改变。

采样电路由采样管M31和采样电阻Rs组成，采样电阻Rs的一端与采样管M31的源极连接、另一端接地，采样管M31的源极与电压比较器的同相端连接。所述线电压补偿电路输出的补偿电流Icm，通过电阻R将补偿电流转换为补偿电压Vcm，Vcm＝Icm*R，电流源输出的偏置电流I1，通过电阻R将偏置电流I1转换为偏置电压V1，V1＝I1*R，参考电压VREF＝V1+Vcm；补偿电流Icm与功率管的导通时间成正比，线电压越小，功率管的导通时间越长，补偿电流Icm也越大，参考电压VREF越大，使得电压比较器发生翻转时的采样电压VCS变大，从而实现峰值功率恒定。

尽管本申请已公开了多个方面和实施方式，但是其它方面和实施方式对本领域技术人员而言将是显而易见的，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。本申请公开的多个方面和实施方式仅用于举例说明，其并非旨在限制本申请，本申请的实际保护范围以权利要求为准。

Claims (10)

1.一种电压比较器，其特征在于，包括第一电流镜、第二电流镜、第一三极管、第二三极管和第三电流镜，电压比较器的同相输入端与第一三极管的基极连接，电压比较器的反相输入端与第二三极管的基极连接，第一电流镜提供恒流电源、并且与第一三极管和第二三极管的基极连接，第一三极管的集电极与第二电流镜连接，第三电流镜为恒流电源、并且与第一三极管和第二三极管的发射极连接，第二电流镜的输出端与第三电流镜的输出端均与反相器连接，反相器的输出端为电压比较器的输出端(OCP_n)，当同相输入端的电压大于反相输入端的电压时，流过第一二极管的电流及第二电流镜输出端的电流大于第三电流镜输出端的电流，使得第二电流镜输出端输出高电平到反相器，经过反相器的反相作用，反相器和电压比较器的输出端输出低电平。

2.如权利要求1所述的电压比较器，其特征在于，包括选自下组的一个或多个特征：

(A)电压比较器的同相输入端与一个MOS管连接，该MOS管再与第一三极管的基极连接，该MOS管为PMOS管；电压比较器的反相输入端与一个MOS连接，该MOS管再与第二三极管的基极连接，该MOS管为PMOS管；

这两个MOS管能够降低电压比较器的输入电压；

(B)所述第二电流镜由两个MOS管组成，两个MOS管的宽长比为1:1，这两个MOS管均为PMOS管，其中一个MOS管与第一三极管连接、作为负载，两个MOS管的栅极相互连接，另一个MOS管的输出端与反相器连接。

3.如权利要求2所述的电压比较器，其特征在于，包括选自下组的一个或多个特征：

(a)电压比较器的同相输入端与MOS管M1的栅极连接，MOS管M1的源极与第一电流镜和第一三极管的基极连接，MOS管M1的漏极与地线GND连接，电压比较器的反相输入端与MOS管M2的栅极连接，MOS管M2的源极与第一电流镜和第二三极管的基极连接，MOS管M2的漏极与地线GND连接；

(b)第一三极管的集电极与MOS管M8的漏极连接，MOS管M8的漏极与MOS管M8的栅极连接，MOS管M8的源极与电源VCC连接，MOS管M8的栅极与MOS管M13的栅极连接，MOS管M13的漏极与反相器连接，MOS管M13的源极与电源VCC连接。

4.如权利要求1所述的电压比较器，其特征在于，所述第三电流镜由MOS管M5、MOS管M6和MOS管M14组成，MOS管M14的输出端与反相器连接，开关管M7与MOS管M6连接、并与第一三极管的发射极连接，MOS管M5与第二三极管的发射极连接，MOS管M5、MOS管M6和开关管M7组成尾电流源，流过MOS管M14的电流是恒定的。

5.如权利要求4所述的电压比较器，其特征在于，MOS管M5、MOS管M6、开关管M7和MOS管M14均为NMOS管，MOS管M6、MOS管M5和MOS管M14的栅极依次连接，MOS管M6的宽长比大于MOS管M5的宽长比，MOS管M5提供小电流源，MOS管M6提供比MOS管M5较大的电流源，数字控制信号TON_p与开关管M7连接；数字控制信号TON_p为高电平时，开关管M7导通，尾电流源为MOS管M5和MOS管M6电流之和，提高了尾电流源的电流；数字控制信号TON_p为低电平时，开关管M7关断，尾电流源MOS管M5为电压比较器提供小电流，使得电压比较器工作在确定的直流工作点。

6.如权利要求1所述的电压比较器，其特征在于，所述第一电流镜包括MOS管M9和MOS管M10，MOS管M9与MOS管M1和第一三极管连接，MOS管M10与MOS管M2和第二三极管连接，MOS管M9和MOS管M10均为PMOS管；所述第一电流镜还包括MOS管M11和MOS管M12，MOS管M11与开关管M3连接组成支路、并且与第一三极管的基极连接，MOS管M12与开关管M4连接组成支路、并且与第二三极管的基极连接，MOS管M11、MOS管M12、开关管M3和开关管M4均为PMOS管，数字控制信号TON_n与开关管M3和开关管M4连接。

7.如权利要求6所述的电压比较器，其特征在于，数字控制信号TON_p为低电平时，开关管M3和开关管M4导通，MOS管M11的电流流过MOS管M1，确保第一三极管的直流工作点不变；数字控制信号TON_p为高电平时，开关管M3和开关管M4关断；当比较器的尾电流源增大时，流过MOS管M1的电流和第一三极管Q1的基极的电压随之增大。

8.一种具有电压比较器的电流极限控制电路，其特征在于，包括权利要求1-7任一项所述的电压比较器，所述电压比较器的同相端与采样电路连接，电压比较器的反相端与电流源、线电压补偿电路和电阻R连接，电流源、线电压补偿电路和电阻R形成参考电压，所述电流源能够通过外接电路调节输出的偏置电流I1，电压比较器的输出端与功率管的栅极连接，输出信号控制功率管的通断。

9.如权利要求8所述的具有电压比较器的电流极限控制电路，其特征在于，通过旁路电容检测电路调节电流源输出的偏置电流I1，所述电流源包括：恒流源电流镜、第四电流镜和尾电源MOS管M20，恒流源电流镜与电压比较器的第一电流镜连接，MOS管M20与电压比较器的第三电流源连接，第四电流镜与恒流源电流镜连接，偏置电流I1为恒流源电流镜输出端与第四电流镜输出端电流之差；所述恒流源电流镜包括两个由开关管控制的支路，通过旁路电容检测电路输出的信号CAP_H和CAP_L分别控制所述两个开关管的通断，改变恒流源电流镜输出端的电流，从而调节输出的偏置电流I1，实现调节满载限流点的功能。

10.如权利要求9所述的具有电压比较器的电流极限控制电路，其特征在于，所述恒流源电流镜的MOS管M17、MOS管M18、MOS管M19、MOS管M21和MOS管M24的栅极依次连接、并且均为PMOS管，MOS管M17的源极与开关管M15的漏极连接、漏极与栅极连接，开关管M15的栅极连接输入信号CAP_H，开关管M15的源极与电源VCC连接；MOS管M18的源极与开关管M16的漏极连接、漏极与栅极连接，开关管M16的栅极连接输入信号CAP_L，开关管M16的源极与电源VCC连接；MOS管M19的漏极与栅极和MOS管M20的漏极连接、源极与电源VCC连接，MOS管M20的源极接地；第四电流镜由MOS管M22和MOS管M23组成，MOS管M22的栅极与MOS管M23的栅极连接、漏极与栅极和MOS管M21的漏极连接，MOS管M23的漏极与MOS管M24的漏极连接，MOS管M21和MOS管M24的源极均与电源VCC连接，MOS管M22和MOS管M23的源极接地，MOS管M20、MOS管M22和MOS管M23均为NMOS管；信号CAP_H和CAP_L控制开关管M15和M16的通断，从而改变流过MOS管M19的工作电流，MOS管M19的电流为：I_M19＝I_M20-I_M17-I_M18，其中，I_M20、I_M17和I_M18分别为MOS管M20、MOS管M17和MOS管M18的电流，MOS管M17的宽长比大于MOS管M18的宽长比，偏置电流I1为：

其中，(W/L)₂₄、(W/L)₁₉、(W/L)₂₃、(W/L)₂₂和(W/L)₂₁分别表示MOS管M24、MOS管M19、MOS管M23、MOS管M22和MOS管M21的宽长比，偏置电压能够通过调节MOS管M19、MOS管M21、MOS管M22和MOS管M24宽长比，以及调节MOS管M19的电流I_M19的大小来改变。

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