创新电流极限比较器设计：提升开关电源效率与稳定性

在现代电子设备中，开关电源由于其体积小、重量轻、高效能和稳定性等特点，已经成为核心组件，尤其在电子设备、家用电器和工业自动化等领域发挥着关键作用。开关电源的核心工作原理依赖于反馈控制电路，它通过调整功率开关管的占空比来维持输出电压的稳定，其中电流模式因其诸多优势被广泛应用。 电流模式控制电路中的核心元件之一是电流极限比较器，它在不同负载条件下确保电感上的电流峰值或平均值保持在安全范围内，从而降低输出电压波动，提升电源效率。传统电流极限比较器设计如图1(a)所示，通过M1作为检测电流的敏感MOSFET，将电流转换成电压并与基准电流产生的固定参考电压进行比较。这种设计依赖于复杂的电阻网络和开关管，不仅占用大量芯片面积，还可能需要精密的激光修调技术来保证电阻精度，导致成本增加。 为了优化这一结构，文章提出了基于电流极限比较器的新设计，如图1所示，采用了电流镜网络替代传统的电阻网络。电流镜是一种能够精确复制电流的电路，这减少了对外部电阻的依赖，降低了对芯片面积的需求。同时，采用TSMC0.25μm工艺模型，可以实现更小的尺寸和更高的集成度，降低了制造成本。此外，文章还采用cascode结构来构建电流比较器，这种结构有助于提高电路的线性度和稳定性。 文章的创新之处在于简化了电路结构，提高了电流检测的精度，降低了对外部调整手段的依赖，从而提升了整个电源控制系统的性能和成本效益。通过对比传统和新型电流极限比较器的工作原理和优缺点，展示了这种改进方案的潜在价值。对于电源设计者和工程师来说，理解和应用这种新型电流极限比较器是推动开关电源技术进步的关键一步。